Сургуулийн хамгийн дуртай хичээлүүдийн нэг бол химийн хичээл байсан. Нэг удаа химийн багш бидэнд маш хачирхалтай, хэцүү даалгавар өгсөн. Тэрээр химийн чиглэлээр хариулах ёстой асуултуудын жагсаалтыг бидэнд өгсөн. Энэ ажлыг гүйцэтгэхэд бидэнд хэд хоногийн хугацаа өгсөн бөгөөд номын сан болон бусад боломжтой мэдээллийн эх сурвалжийг ашиглахыг зөвшөөрсөн. Эдгээр асуултуудын нэг нь усны хөлдөх цэгтэй холбоотой байв. Асуулт яг яаж сонсогдсоныг би санахгүй байна, гэхдээ хэрэв та ижил хэмжээтэй хоёр модон хувин авч, нэг нь халуун устай, нөгөөд нь хүйтэн (тодорхой заасан температуртай) байгаа тухай юм. тодорхой температуртай орчинд аль нь илүү хурдан хөлдөх вэ? Мэдээжийн хэрэг, хариулт нь тэр даруй өөрөө санал болгосон - нэг хувин хүйтэн ус, гэхдээ бид үүнийг хэтэрхий энгийн гэж бодсон. Гэхдээ энэ нь бүрэн хариулт өгөхөд хангалтгүй байсан бөгөөд бид үүнийг химийн үүднээс батлах шаардлагатай байв. Хэдий их бодол, судалгаа хийсэн ч логик дүгнэлт хийж чадсангүй. Тэр өдөр би энэ хичээлийг алгасахаар шийдсэн тул энэ оньсогоын шийдлийг хэзээ ч сурч чадаагүй.
Олон жил өнгөрч, би усны буцлах цэг, хөлдөх цэгийн тухай өдөр тутмын олон домог сурсан бөгөөд нэг домогт "халуун ус илүү хурдан хөлддөг" гэж хэлсэн байдаг. Би олон вэбсайтыг үзсэн боловч мэдээлэл нь хэтэрхий зөрчилтэй байсан. Эдгээр нь шинжлэх ухааны үүднээс үндэслэлгүй, зүгээр л үзэл бодол байсан. Тэгээд би өөрөө туршилт хийхээр шийдсэн. Модон хувин олдохгүй байсан тул хөлдөөгч, зуух, ус, дижитал термометр ашигласан. Би өөрийн туршлагын үр дүнгийн талаар бага зэрэг дараа хэлэх болно. Эхлээд би та бүхэнтэй усны талаархи сонирхолтой аргументуудыг хуваалцах болно.
Халуун ус хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг. Ихэнх мэргэжилтнүүд хүйтэн ус халуун уснаас хурдан хөлддөг гэж хэлдэг. Гэвч үл мэдэгдэх шалтгааны улмаас нэг инээдтэй үзэгдэл (Мемба эффект гэж нэрлэгддэг) нь эсрэгээр нь нотолж байна: Халуун ус хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг. Хэд хэдэн тайлбарын нэг нь ууршилтын үйл явц юм: хэрэв маш халуун ус хүйтэн орчинд байрлуулсан бол ус ууршиж эхэлнэ (үлдсэн ус илүү хурдан хөлдөх болно). Химийн хуулиудын дагуу энэ бол домог биш бөгөөд багш биднээс сонсохыг хүссэн зүйл байж магадгүй юм.
Буцалсан ус цоргоны уснаас хурдан хөлддөг. Өмнөх тайлбарыг үл харгалзан зарим шинжээчид буцалсан ус нь хүчилтөрөгчийн хэмжээг бууруулдаг тул тасалгааны температурт хөргөсөн буцалсан ус илүү хурдан хөлдөх ёстой гэж маргадаг.
Хүйтэн ус халуун уснаас хурдан буцалгана. Хэрэв халуун ус хурдан хөлддөг бол хүйтэн ус илүү хурдан буцалж магадгүй юм! Энэ нь нийтлэг ойлголттой зөрчилдөж байгаа бөгөөд эрдэмтэд үүнийг зүгээр л хийх боломжгүй гэж хэлдэг. Цоргоны халуун ус нь хүйтэн уснаас хурдан буцалгах ёстой. Гэхдээ буцалгахдаа халуун ус ашиглах нь эрчим хүч хэмнэхгүй. Та бага хий эсвэл гэрэл хэрэглэж болно, гэхдээ ус халаагч нь хүйтэн ус халаахад шаардлагатай ижил хэмжээний эрчим хүчийг ашиглах болно. (Нарны эрчим хүчний хувьд нөхцөл байдал арай өөр байна). Усан халаагуураар ус халаасны үр дүнд тунадас гарч болзошгүй тул ус халаахад удаан хугацаа шаардагдана.
Усанд давс нэмбэл илүү хурдан буцалгана. Давс нь буцалгах цэгийг нэмэгдүүлдэг (мөн үүний дагуу хөлдөх цэгийг бууруулдаг - иймээс зарим гэрийн эзэгтэй нар зайрмагандаа бага зэрэг чулуун давс нэмдэг). Гэхдээ энэ тохиолдолд бид өөр нэг асуултыг сонирхож байна: ус хэр удаан буцалгах вэ, энэ тохиолдолд буцалгах цэг 100 хэмээс дээш гарах боломжтой эсэх). Хоолны номонд бичсэн зүйлээс үл хамааран бидний буцалж буй усанд нэмдэг давсны хэмжээ нь буцалгах хугацаа, температурт нөлөөлдөггүй гэж эрдэмтэд хэлж байна.
Гэхдээ би эндээс юу олж авлаа:
Хүйтэн ус: Би гурван аяга 100 мл цэвэршүүлсэн ус ашигласан: нэг шил тасалгааны температуртай (72°F/22°C), нэг шил халуун устай (115°F/46°C), нөгөө нь буцалсан устай (212°F) °F/100°C). Би бүх гурван шилийг хөлдөөгчид -18 хэмд тавьсан. Ус тэр даруй мөс болж хувирахгүй гэдгийг мэдэж байсан тул би "модон хөвөгч" ашиглан хөлдөх зэргийг тодорхойлсон. Шилний голд байрлуулсан саваа суурь дээр хүрэхээ больсон үед би усыг хөлдсөн гэж үзсэн. Би нүдний шилээ таван минут тутамд шалгадаг байсан. Мөн миний үр дүн юу вэ? Эхний стакан дахь ус 50 минутын дараа хөлдсөн. Халуун ус 80 минутын дараа хөлдсөн. Буцалсан - 95 минутын дараа. Миний олж мэдсэн зүйл: Хөлдөөгчний нөхцөл, ашигласан ус зэргийг харгалзан би Мемба эффектийг дахин гаргаж чадаагүй.
Би энэ туршилтыг өмнө нь буцалсан, өрөөний температурт хөргөсөн усаар туршиж үзсэн. Энэ нь 60 минутын дотор хөлдсөн - хүйтэн уснаас илүү удаан хөлдсөн хэвээр байна.
Буцалсан ус: Би тасалгааны температурт нэг литр ус аваад гал дээр тавьсан. Энэ нь 6 минутын дотор буцалгана. Дараа нь би үүнийг өрөөний температурт хөргөөд халуун байхад нь нэмсэн. Ижил галаар халуун ус 4 цаг 30 минут буцалгана. Дүгнэлт: Хүлээгдэж буй шиг халуун ус илүү хурдан буцалгана.
Буцалсан ус (давстай): Би 1 литр ус тутамд 2 том хоолны халбага давс нэмсэн. Энэ нь 6 минут 33 секундэд буцалж, термометрийн үзүүлэлтээр 102 хэмд хүрчээ. Давс нь буцалгах цэгт нөлөөлдөг нь эргэлзээгүй, гэхдээ тийм ч их биш. Дүгнэлт: усан дахь давс нь температур, буцалгах хугацаанд тийм ч их нөлөөлдөггүй.
Миний гал тогоог лаборатори гэж нэрлэж болохгүй гэдгийг би чин сэтгэлээсээ хүлээн зөвшөөрч байна, магадгүй миний дүгнэлт бодит байдалтай зөрчилдөж магадгүй юм. Миний хөлдөөгч хоолыг жигд хөлдөөхгүй байж магадгүй. Миний шилэн шил жигд бус хэлбэртэй байж магадгүй, гэх мэт. Гэхдээ лабораторид юу ч тохиолдсон гал тогоонд ус хөлдөөх, буцалгах тухайд хамгийн чухал нь эрүүл ухаан юм.
усны тухай сонирхолтой баримтуудыг холбоно уу
форум.ixbt.com дээр санал болгосноор энэ нөлөө (халуун усны хүйтэн уснаас хурдан хөлдөх нөлөө) "Аристотель-Мпемба эффект" гэж нэрлэгддэг.
Тэдгээр. Буцалсан ус (хөргөсөн) "түүхий" уснаас хурдан хөлддөг.
Халуун ус яагаад хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг талаар олон судлаачид өөрсдийн хувилбарыг дэвшүүлж, дэвшүүлж байна. Энэ нь парадокс юм шиг санагдаж байна - эцэст нь хөлдөхийн тулд эхлээд халуун ус хөргөх хэрэгтэй. Гэсэн хэдий ч энэ баримт баримт хэвээр байгаа бөгөөд эрдэмтэд үүнийг янз бүрээр тайлбарлаж байна.
Гол хувилбарууд
- Одоогийн байдлаар энэ баримтыг тайлбарласан хэд хэдэн хувилбар байдаг:
- Халуун ус илүү хурдан ууршдаг тул эзэлхүүн нь буурдаг. Мөн ижил температурт бага хэмжээний ус хөлдөх нь илүү хурдан явагддаг.
- Хөргөгчний хөлдөөгчийн тасалгаа нь цасны доторлогоотой. Халуун устай сав нь доорх цасыг хайлуулдаг. Энэ нь хөлдөөгчтэй дулааны холбоог сайжруулдаг.
- Хүйтэн ус нь талсжих төвүүдийг агуулдаг - үүнд ууссан бодисууд. Хэрэв тэдгээрийн усан дахь агууламж бага байвал мөсжилт нь хэцүү байдаг ч үүнтэй зэрэгцэн хэт хөргөх боломжтой байдаг - тэгээс доош температурт шингэн төлөвт байх үед.
Хэдийгээр шударга ёсны хувьд энэ нөлөө үргэлж ажиглагддаггүй гэж хэлж болно. Ихэнхдээ хүйтэн ус халуун уснаас хурдан хөлддөг.
Ус ямар температурт хөлддөг
Яагаад ус огт хөлддөг вэ? Энэ нь тодорхой хэмжээний эрдэс эсвэл органик тоосонцор агуулдаг. Эдгээр нь жишээлбэл, элс, тоос, шаврын маш жижиг хэсгүүд байж болно. Агаарын температур буурах үед эдгээр хэсгүүд нь мөсөн талстууд үүсэх төвүүд юм.
Талсжилтын цөмийн үүргийг мөн ус агуулсан саванд агаарын бөмбөлөг, хагарал гүйцэтгэж болно. Усыг мөс болгон хувиргах үйл явцын хурд нь ийм төвүүдийн тооноос ихээхэн хамаардаг - хэрэв тэдгээр нь олон байвал шингэн нь илүү хурдан хөлддөг. Хэвийн нөхцөлд, хэвийн атмосферийн даралттай үед ус нь 0 градусын температурт шингэнээс хатуу төлөвт шилждэг.
Mpemba эффектийн мөн чанар
Mpemba эффект нь парадокс бөгөөд үүний мөн чанар нь тодорхой нөхцөлд халуун ус хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг явдал юм. Энэ үзэгдлийг Аристотель, Декарт нар анзаарсан. Гэсэн хэдий ч 1963 онд л Танзанийн сургуулийн сурагч Эрасто Мпемба халуун зайрмаг хүйтэн зайрмагнаас богино хугацаанд хөлддөг болохыг тогтоожээ. Тэрээр хоол хийх даалгавраа гүйцэтгэж байхдаа ийм дүгнэлт хийсэн байна.
Тэр чанасан сүүнд элсэн чихэр уусгаж, хөргөөд хөлдөөхийн тулд хөргөгчинд хийнэ. Мпэмба тийм ч хичээнгүй байсан тул эхний хэсгийг оройтож гүйцэтгэж эхэлсэн бололтой. Тиймээс тэр сүүгээ хөргөхийг хүлээлгүй, халуун хөргөгчинд хийжээ. Өгөгдсөн технологийн дагуу ажил хийж байсан ангийнхаа хүүхдүүдээс ч хурдан хөлдөж байгаад их л гайхсан.
Энэ баримт нь залуугийн сонирхлыг ихэд татсан бөгөөд тэрээр энгийн усаар туршилт хийж эхлэв. 1969 онд Физик боловсролын сэтгүүлд Дар Эс-Саламын их сургуулийн Мпемба, профессор Деннис Осборн нарын судалгааны үр дүнг нийтлэв. Тэдний тайлбарласан нөлөөг Mpemba гэж нэрлэсэн. Гэсэн хэдий ч өнөөдрийг хүртэл энэ үзэгдлийн талаар тодорхой тайлбар байхгүй байна. Үүнд гол үүрэг нь хөргөсөн болон халуун усны шинж чанарын ялгаа байдаг гэдгийг бүх эрдэмтэд хүлээн зөвшөөрдөг боловч яг юу нь тодорхойгүй байна.
Сингапур хувилбар
Сингапурын нэгэн их сургуулийн физикчид халуун эсвэл хүйтэн ус аль хурдан хөлддөг вэ гэсэн асуултыг сонирхож байв. Си Жан тэргүүтэй судлаачдын баг энэ парадоксыг яг усны шинж чанартайгаар тайлбарлав. Хүн бүр сургуулиасаа усны найрлагыг мэддэг - хүчилтөрөгчийн атом ба устөрөгчийн хоёр атом. Хүчилтөрөгч нь тодорхой хэмжээгээр устөрөгчөөс электронуудыг татдаг тул молекул нь тодорхой төрлийн "соронзон" юм.
Үүний үр дүнд усан дахь тодорхой молекулууд бие биедээ бага зэрэг татагдаж, устөрөгчийн холбоогоор нэгддэг. Түүний хүч чадал нь ковалент холбооноос хэд дахин бага байдаг. Сингапурын судлаачид Мпембагийн парадоксын тайлбар нь яг устөрөгчийн холбоонд оршдог гэж үздэг. Хэрэв усны молекулуудыг хооронд нь маш нягт байрлуулсан бол молекулуудын хооронд ийм хүчтэй харилцан үйлчлэл нь молекулын дунд байрлах ковалент холбоог гажуудуулж болно.
Гэхдээ ус халах үед холбогдсон молекулууд бие биенээсээ бага зэрэг холддог. Үүний үр дүнд ковалент бондын сулрал нь молекулуудын дунд илүүдэл энерги ялгарч, энергийн доод түвшинд шилждэг. Энэ нь халуун ус хурдан хөргөж эхлэхэд хүргэдэг. Наад зах нь Сингапурын эрдэмтдийн хийсэн онолын тооцоо үүнийг харуулж байна.
Шууд хөлдөөх ус - 5 гайхалтай заль мэх: Видео
Сайн байна уу, эрхэм сонирхолтой баримтуудыг хайрлагчид. Өнөөдөр бид тантай энэ талаар ярилцах болно. Гэхдээ гарчигт тавьсан асуулт нь зүгээр л утгагүй мэт санагдаж магадгүй гэж би бодож байна - гэхдээ хатуу тогтоосон туршилтын туршилт биш харин цуутай "эрүүл ухаан" -д үргэлж итгэх хэрэгтэй. Яагаад халуун ус хүйтэн уснаас хурдан хөлддөгийг олж мэдье?
Түүхэн суурь
Хүйтэн, халуун усыг хөлдөөх асуудалд "бүх зүйл цэвэр биш" гэж Аристотелийн бүтээлүүдэд дурьдсан бол Ф.Бэкон, Р.Декарт, Ж.Блэк нар үүнтэй төстэй тэмдэглэлүүдийг хийсэн. Сүүлийн үеийн түүхэнд энэ нөлөөг "Мпембагийн парадокс" гэж нэрлэсэн нь Танганикагийн сургуулийн сурагч Эрасто Мпембагийн нэрээр зочлон ирсэн физикийн профессороос ижил асуулт асуусан юм.
Хүүгийн асуулт гэнэт гарч ирээгүй, харин гал тогооны өрөөнд зайрмагны хольцыг хөргөх үйл явцын талаархи хувийн ажиглалтаас үүдэлтэй юм. Мэдээжийн хэрэг, тэнд байсан ангийнхан сургуулийн багшийн хамт Мпембыг инээлгэсэн боловч профессор Д.Осборн биечлэн туршилт хийсний дараа Эрастог шоолох хүсэл тэднээс "ууршсан". Түүгээр ч зогсохгүй Мпемба профессорын хамт 1969 онд Физикийн боловсролд энэ нөлөөний нарийвчилсан тайлбарыг нийтэлсэн бөгөөд тэр цагаас хойш дээр дурдсан нэр нь шинжлэх ухааны уран зохиолд хадгалагдан үлджээ.
Энэ үзэгдлийн мөн чанар юу вэ?
Туршилтын зохион байгуулалт нь маш энгийн: бусад бүх зүйл тэнцүү, ижил нимгэн ханатай савнууд нь зөвхөн температурын хувьд ялгаатай, ижил хэмжээний ус агуулдаг. Усан онгоцыг хөргөгчинд ачиж, дараа нь тус бүрт мөс үүсэх хүртэлх хугацааг тэмдэглэнэ. Парадокс нь эхлээд халуун шингэнтэй саванд энэ нь илүү хурдан болдог.
Орчин үеийн физик үүнийг хэрхэн тайлбарладаг вэ?
Парадокс нь бүх нийтийн тайлбартай байдаггүй, учир нь хэд хэдэн зэрэгцээ процессууд хамт явагддаг бөгөөд тэдгээрийн хувь нэмэр нь тодорхой анхны нөхцлөөс хамааран өөр өөр байж болох ч нэг төрлийн үр дүнд хүрдэг.
- шингэний хэт хөргөх чадвар - эхлээд хүйтэн ус нь хэт хөргөлтөд илүү өртөмтгий байдаг, өөрөөр хэлбэл. температур нь аль хэдийн хөлдөх цэгээс доош байх үед шингэн хэвээр байна
- түргэвчилсэн хөргөлт - халуун усны уур нь мөсөн микро талст болж хувирдаг бөгөөд энэ нь буцаж унах үед процессыг хурдасгаж, нэмэлт "гадаад дулаан солилцуур" болж ажилладаг.
- дулаалгын нөлөө - халуун уснаас ялгаатай нь хүйтэн ус нь дээрээс хөлддөг бөгөөд энэ нь конвекц ба цацрагийн дулаан дамжуулалтыг бууруулдаг.
Өөр хэд хэдэн тайлбарууд байдаг (Сүүлийн удаа Британийн Хатан хааны химийн нийгэмлэг хамгийн сүүлд 2012 онд шилдэг таамаглалын уралдаан зохион байгуулсан) - гэхдээ оролтын нөхцлийн хослолын бүх тохиолдлуудад хоёрдмол утгагүй онол байхгүй хэвээр байна ...
Ус- химийн үүднээс авч үзвэл нэлээд энгийн бодис боловч эрдэмтдийн гайхшралыг төрүүлдэг хэд хэдэн ер бусын шинж чанартай байдаг. Цөөхөн хүний мэддэг хэдэн баримтыг доор харуулав.
1. Аль ус илүү хурдан хөлддөг - хүйтэн эсвэл халуун уу?
Устай хоёр савыг авч үзье: нэг рүү нь халуун ус, нөгөө рүү нь хүйтэн ус хийнэ, хөлдөөгчид хийнэ. Халуун ус хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг, гэхдээ логикийн дагуу хүйтэн ус эхлээд мөс болж хувирах ёстой байсан: эцсийн эцэст халуун ус эхлээд хүйтэн температурт хөргөж, дараа нь мөс болж хувирдаг бол хүйтэн ус хөлдөхгүй. хөргөх хэрэгтэй. Яагаад ийм зүйл болж байна вэ?
1963 онд Эрасто Б.Мпемба хэмээх Танзанийн оюутан зайрмагны хольцыг хөлдөөж байхдаа халуун хольц нь хөлдөөгчид хүйтэн байснаас илүү хурдан хатуурч байгааг анзаарчээ. Залуу өөрийн нээлтээ физикийн багштайгаа хуваалцахад түүнийг шоолон инээж байв. Аз болоход сурагч тууштай байж, багшийг туршилт явуулахыг ятгасан нь түүний нээлтийг баталжээ: тодорхой нөхцөлд халуун ус хүйтэн уснаас илүү хурдан хөлддөг.
Одоо халуун ус хүйтэн уснаас хурдан хөлдөх энэ үзэгдлийг " Mpemba эффект" Үнэн бол түүний өмнө энэ усны өвөрмөц шинж чанарыг Аристотель, Фрэнсис Бэкон, Рене Декарт нар тэмдэглэсэн байдаг.
Эрдэмтэд энэ үзэгдлийн мөн чанарыг бүрэн ойлгоогүй байгаа бөгөөд үүнийг хэт хөргөлт, ууршилт, мөс үүсэх, конвекцын ялгаа, эсвэл халуун, хүйтэн усанд шингэрүүлсэн хийн нөлөөгөөр тайлбарлаж байна.
2. Энэ нь шууд хөлдөж болно
Үүнийг бүгд мэднэ ус 0°С хүртэл хөргөхөд үргэлж мөс болж хувирдаг... зарим нэгийг эс тооцвол! Ийм тохиолдлын нэг жишээ бол маш цэвэр усны шинж чанар болох хэт хөргөлт юм. Энэ үзэгдэл нь хүрээлэн буй орчинд мөсөн талст үүсэхийг өдөөж болох талстжилтын төвүүд эсвэл цөмүүд агуулаагүйн улмаас боломжтой болсон. Тиймээс ус нь цельсийн 0 хэмээс доош хөргөсөн ч шингэн хэлбэрээр үлддэг.
Талсжих үйл явцжишээлбэл, хийн бөмбөлөг, хольц (бохирдуулагч) эсвэл савны тэгш бус гадаргуугаас үүдэлтэй байж болно. Тэдгээргүйгээр ус шингэн төлөвт үлдэнэ. Талстжих процесс эхлэхэд та хэт хөргөсөн ус тэр даруй мөс болж хувирахыг харж болно.
"Хэт халсан" ус буцалгах цэгээс дээш халсан ч шингэн хэвээр байдгийг анхаарна уу.
3. Усны 19 төлөв байдал
Ямар ч эргэлзээгүйгээр ус хэдэн янзын төлөвтэй болохыг нэрлэнэ үү? Хэрэв та хатуу, шингэн, хий гэсэн гурвыг хариулсан бол та буруу байсан. Эрдэмтэд усны 5-аас доошгүй төлөвийг шингэн хэлбэрээр, 14-ийг хөлдөөсөн хэлбэрээр ялгадаг.
Хэт хөргөсөн усны тухай яриаг санаж байна уу? Тэгэхээр та юу ч хийсэн бай -38 хэмд хамгийн цэвэр хөргөсөн ус хүртэл гэнэт мөс болж хувирна. Цаашид температур буурахад юу болох вэ? -120 хэмд усанд ямар нэгэн хачирхалтай зүйл тохиолдож эхэлдэг: энэ нь молас шиг супер наалдамхай эсвэл наалдамхай болж, -135 ° C-аас доош температурт "шилэн" эсвэл "шилэн" ус болж хувирдаг - талст бүтэцгүй хатуу бодис .
4. Ус физикчдийг гайхшруулдаг
Молекулын түвшинд ус бүр ч гайхмаар. 1995 онд эрдэмтдийн хийсэн нейтроныг сарниулах туршилт гэнэтийн үр дүнд хүрсэн: физикчид усны молекулуудад чиглэсэн нейтронууд төсөөлж байснаас 25% бага устөрөгчийн протоныг "хардаг" болохыг олж мэдэв.
Нэг аттосекундын хурдаар (10-18 секунд) ер бусын квант эффект гарч, оронд нь усны химийн томъёо гарч ирэв. H2O, H1.5O болно!
5. Усны санах ой
Албан ёсны анагаах ухааны альтернатив гомеопатиэмийн шингэрүүлсэн уусмал нь шингэрүүлэлтийн хүчин зүйл маш их байсан ч уусмалд усны молекулуудаас өөр юу ч үлдэхгүй байсан ч бие махбодид эмчилгээний нөлөө үзүүлдэг гэж заасан. Гомеопатийг дэмжигчид энэ парадоксыг "" гэсэн ойлголтоор тайлбарладаг. усны санах ой", үүний дагуу молекулын түвшинд ус нь нэг удаа ууссан бодисын "санах ой" -тай бөгөөд найрлагад нэг ч молекул үлдэхгүй бол анхны концентрацийн уусмалын шинж чанарыг хадгалдаг.
Гомеопатийн зарчмуудыг шүүмжилж байсан Белфастын Хатан хааны их сургуулийн профессор Мадлен Эннис тэргүүтэй олон улсын эрдэмтдийн баг 2002 онд энэхүү үзэл баримтлалыг нэг мөр үгүйсгэхийн тулд туршилт хийжээ. Үр дүн нь эсрэгээрээ байсан. Үүний дараа эрдэмтэд үр нөлөөний бодит байдлыг баталж чадсан гэж мэдэгдэв. усны санах ой" Гэсэн хэдий ч бие даасан шинжээчдийн хяналтан дор хийсэн туршилтууд үр дүнд хүрээгүй. Энэ үзэгдлийн оршин тогтнох тухай маргаан " усны санах ой"үргэлжлүүлэх.
Ус нь энэ нийтлэлд яриагүй бусад олон ер бусын шинж чанартай байдаг. Жишээлбэл, усны нягт нь температураас хамаарч өөрчлөгддөг (мөсний нягт нь усны нягтаас бага); ус нэлээд өндөр гадаргуугийн хурцадмал байдал; Шингэн төлөвт ус нь усны бөөгнөрөлүүдийн цогц бөгөөд динамикаар өөрчлөгдөж байдаг сүлжээ бөгөөд энэ нь усны бүтцэд нөлөөлдөг кластеруудын зан байдал гэх мэт.
Эдгээр болон бусад олон гэнэтийн шинж чанаруудын талаар уснийтлэлээс уншиж болно " Усны хэвийн бус шинж чанар” гэж Лондонгийн их сургуулийн профессор Мартин Чаплин бичсэн.
Mpemba эффект эсвэл яагаад халуун ус хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг вэ? Mpemba Effect (Mpemba Paradox) нь зарим нөхцөлд халуун ус хүйтэн уснаас хурдан хөлддөг гэсэн парадокс юм, гэхдээ хөлдөх явцад хүйтэн усны температурыг давах ёстой. Энэхүү парадокс нь ердийн санаатай зөрчилддөг туршилтын баримт бөгөөд үүний дагуу ижил нөхцөлд илүү халсан бие нь тодорхой температурт хөргөхөд бага халсан бие ижил температурт хөргөхөөс илүү их цаг зарцуулдаг. Энэ үзэгдлийг Аристотель, Фрэнсис Бэкон, Рене Декарт нар нэгэн цагт анзаарсан боловч 1963 онд л Танзанийн сургуулийн сурагч Эрасто Мпемба халуун зайрмагны хольц хүйтэн зайрмагнаас хурдан хөлддөг болохыг олж мэджээ. Танзанийн Магамби ахлах сургуулийн сурагч байхдаа Эрасто Мпемба тогоочоор практик ажил хийдэг байв. Түүнд гар хийцийн зайрмаг хийх хэрэгтэй - сүү буцалгаж, элсэн чихэр уусгаж, тасалгааны температурт хөргөөд дараа нь хөргөгчинд хийж хөлдөөнө. Мпэмба тийм ч хичээнгүй сурагч биш байсан тул даалгаврын эхний хэсгийг хойшлуулсан бололтой. Хичээл дуустал амжих вий гэж айгаад хөргөгчинд халуун сүүгээ хийв. Өгөгдсөн технологийн дагуу бэлтгэсэн нөхдийнхөө сүүнээс ч эрт хөлдсөн нь түүний гайхлыг төрүүлэв. Үүний дараа Мпемба зөвхөн сүү төдийгүй энгийн усаар туршилт хийжээ. Ямар ч байсан Мквава дунд сургуулийн сурагч байхдаа тэрээр Дар-Эс-Салам дахь их сургуулийн коллежийн профессор Деннис Осборнд (сургуулийн захирал оюутнуудад физикийн тухай лекц уншихыг урьсан) усны талаар тусгайлан: "Хэрэв та ижил хэмжээний устай хоёр ижил савыг нэг саванд нь 35 хэм, нөгөө нь 100 хэмийн температуртай байлгаж, хөлдөөгчид хийнэ, хоёр дахь нь ус илүү хурдан хөлдөх болно. Яагаад? Осборн энэ асуудлыг сонирхож эхэлсэн бөгөөд удалгүй 1969 онд Мпемба хоёрын хамт Физик боловсрол сэтгүүлд туршилтынхаа үр дүнг нийтлэв. Түүнээс хойш тэдний нээсэн эффектийг Mpemba эффект гэж нэрлэх болсон. Өнөөг хүртэл энэ хачирхалтай нөлөөг яг яаж тайлбарлахыг хэн ч мэдэхгүй. Эрдэмтэд олон хувилбартай ч гэсэн ганц хувилбар байдаггүй. Энэ бүхэн нь халуун, хүйтэн усны шинж чанарын ялгааны тухай юм, гэхдээ энэ тохиолдолд ямар шинж чанар нь чухал үүрэг гүйцэтгэдэг нь тодорхойгүй байна: хэт хөргөлт, ууршилт, мөс үүсэх, конвекц, эсвэл усанд шингэрүүлсэн хийн нөлөөллийн ялгаа. өөр өөр температур. Mpemba эффектийн парадокс нь биеийг орчны температур хүртэл хөргөх хугацаа нь энэ бие ба хүрээлэн буй орчны температурын зөрүүтэй пропорциональ байх ёстой. Энэ хуулийг Ньютон бий болгосон бөгөөд түүнээс хойш практикт олон удаа батлагдсан. Энэ нөлөөгөөр 100°С-ийн температуртай ус 35°С-ийн температуртай ижил хэмжээний уснаас 0°С-ийн температур хүртэл хурдан хөрнө. Гэсэн хэдий ч Mpemba эффектийг мэдэгдэж байгаа физикийн хүрээнд тайлбарлаж болох тул энэ нь парадокс гэсэн үг биш юм. Mpemba эффектийн зарим тайлбарыг энд оруулав: Ууршилт Халуун ус нь савнаас илүү хурдан ууршиж, улмаар түүний эзэлхүүнийг багасгаж, ижил температурт бага хэмжээний ус илүү хурдан хөлддөг. 100С хүртэл халсан ус 0С хүртэл хөргөхөд массынхаа 16%-ийг алддаг.Ууршилтын нөлөө нь давхар нөлөө юм. Нэгдүгээрт, хөргөхөд шаардагдах усны масс буурдаг. Хоёрдугаарт, усны үе шатнаас уурын үе рүү шилжих ууршилтын дулаан буурч байгаатай холбоотойгоор температур буурдаг. Температурын зөрүү Халуун ус ба хүйтэн агаарын температурын зөрүү их байдаг тул энэ тохиолдолд дулааны солилцоо илүү эрчимтэй явагдаж, халуун ус хурдан хөрнө. Гипотерми Ус 0 хэмээс доош хөргөхөд тэр бүр хөлддөггүй. Зарим нөхцөлд энэ нь хэт хөргөлтөд орж, хөлдөхөөс доош температурт шингэн хэвээр үлддэг. Зарим тохиолдолд ус -20С-ийн температурт ч шингэн хэвээр үлддэг.Ийм нөлөөллийн шалтгаан нь анхны мөсөн талстууд үүсч эхлэхийн тулд талст үүсэх төвүүд шаардлагатай байдаг. Хэрэв тэдгээр нь шингэн усанд байхгүй бол талстууд аяндаа үүсч эхлэх хүртэл температур хангалттай буурах хүртэл хэт хөргөлт үргэлжлэх болно. Тэд хэт хөргөсөн шингэнд үүсч эхлэхэд тэд илүү хурдан ургаж, нялцгай мөс үүсгэж, мөс үүсгэхийн тулд хөлдөх болно. Халуун ус нь гипотермид хамгийн өртөмтгий байдаг, учир нь халаах нь ууссан хий, бөмбөлгийг зайлуулдаг бөгөөд энэ нь эргээд мөсөн талст үүсэх төв болж чаддаг. Яагаад гипотерми нь халуун ус илүү хурдан хөлддөг вэ? Хэт хөргөлтгүй хүйтэн устай тохиолдолд дараахь зүйл тохиолддог. Энэ тохиолдолд хөлөг онгоцны гадаргуу дээр нимгэн мөсөн давхарга үүснэ. Энэ мөсний давхарга нь ус болон хүйтэн агаарын хооронд тусгаарлагч болж, цаашдын ууршилтаас сэргийлнэ. Энэ тохиолдолд мөсөн талст үүсэх хурд бага байх болно. Хэт хөргөлттэй халуун усны хувьд хэт хөргөлттэй ус нь хамгаалалтын гадаргуугийн мөсний давхаргагүй байдаг. Тиймээс энэ нь ил задгай оройгоор илүү хурдан дулаанаа алддаг. Хэт хөргөх үйл явц дуусч, ус хөлдөх үед илүү их дулаан алдагдаж, илүү их мөс үүсдэг. Энэ нөлөөний олон судлаачид гипотерми нь Mpemba эффектийн гол хүчин зүйл гэж үздэг. Конвекц Хүйтэн ус дээрээс хөлдөж эхэлдэг бөгөөд ингэснээр дулааны цацраг, конвекцийн процессыг улам дордуулж, улмаар дулаан алддаг бол халуун ус доороос хөлдөж эхэлдэг. Энэ нөлөөг усны нягтралын гажигтай холбон тайлбарладаг. Ус хамгийн их нягтралтай 4С. Хэрэв та усыг 4С хүртэл хөргөж, бага температурт тавих юм бол усны гадаргуугийн давхарга илүү хурдан хөлддөг. Энэ ус нь 4 С-ийн температурт уснаас бага нягттай тул гадаргуу дээр үлдэж, нимгэн хүйтэн давхарга үүсгэдэг. Ийм нөхцөлд богино хугацаанд усны гадаргуу дээр нимгэн мөсөн давхарга үүсэх боловч энэ мөсний давхарга нь 4 хэмийн температурт үлдэх усны доод давхаргыг хамгаалж, тусгаарлагчийн үүрэг гүйцэтгэнэ. Тиймээс цаашид хөргөх процесс удааширна. Халуун усны хувьд нөхцөл байдал огт өөр. Усны гадаргуугийн давхарга нь ууршилт, температурын зөрүүгээс болж илүү хурдан хөрнө. Үүнээс гадна хүйтэн усны давхаргууд нь халуун усны давхаргаас илүү нягт байдаг тул хүйтэн усны давхарга доошоо живж, халуун усны давхаргыг гадаргуу дээр дээшлүүлнэ. Усны ийм эргэлт нь температурын огцом уналтыг баталгаажуулдаг. Гэхдээ яагаад энэ үйл явц тэнцвэрт байдалд хүрэхгүй байна вэ? Mpemba эффектийг конвекцийн энэ үүднээс тайлбарлахын тулд усны хүйтэн, халуун давхаргууд тусгаарлагдсан бөгөөд усны дундаж температур 4 хэмээс доош буусны дараа конвекцийн процесс өөрөө үргэлжилдэг гэж үзэх шаардлагатай. Хүйтэн ба халуун усны давхаргыг конвекцийн процессоор тусгаарладаг гэсэн энэ таамаглалыг батлах туршилтын өгөгдөл. Усанд ууссан хийнүүд Усанд үргэлж ууссан хийнүүд байдаг - хүчилтөрөгч ба нүүрстөрөгчийн давхар исэл. Эдгээр хий нь усны хөлдөх цэгийг багасгах чадвартай. Ус халах үед эдгээр хий нь өндөр температурт усанд уусах чадвар нь бага байдаг тул уснаас ялгардаг. Тиймээс халуун ус хөргөхөд халаалтгүй хүйтэн устай харьцуулахад ууссан хий нь үргэлж бага байдаг. Тиймээс халсан усны хөлдөх температур өндөр, хурдан хөлддөг. Энэ хүчин зүйлийг заримдаа Mpemba эффектийг тайлбарлах гол хүчин зүйл гэж үздэг боловч энэ баримтыг баталгаажуулсан туршилтын мэдээлэл байхгүй байна. Дулаан дамжуулалт Энэ механизм нь хөргөгчийн тасалгааны хөлдөөгчид жижиг саванд ус хийх үед чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Ийм нөхцөлд халуун устай сав нь доороо хөлдөөгч доторх мөсийг хайлуулж, улмаар хөлдөөгчийн ханатай дулаан холбоо тогтоож, дулаан дамжуулалтыг сайжруулдаг нь ажиглагдсан. Үүний үр дүнд халуун устай савнаас дулааныг хүйтэн савнаас хурдан авдаг. Эргээд хүйтэн устай сав нь доороо цас хайлуулдаггүй. Эдгээр (мөн бусад) бүх нөхцлийг олон туршилтаар судалж үзсэн боловч тэдгээрийн аль нь Mpemba эффектийг зуун хувь хуулбарлах боломжтой вэ гэсэн асуултын тодорхой хариултыг хэзээ ч олж чадаагүй байна. Жишээлбэл, 1995 онд Германы физикч Давид Ауэрбах энэ нөлөөнд хэт хөргөх усны нөлөөг судалжээ. Тэрээр хэт хөргөлттэй халуун ус хүйтэн уснаас өндөр температурт хөлддөг тул сүүлчийнхээс хурдан хөлддөг болохыг олж мэдэв. Гэхдээ хүйтэн ус нь халуун уснаас илүү хурдан хөргөсөн байдалд хүрч, улмаар өмнөх хоцролтыг нөхдөг. Нэмж дурдахад, Ауэрбахын үр дүн нь талстжих төвүүд бага тул халуун ус илүү их хөргөлттэй байсан гэсэн өмнөх мэдээлэлтэй зөрчилдөж байв. Усыг халаахад дотор нь ууссан хийнүүд нь ялгарч, буцалгахад зарим давс нь тунадас үүсгэдэг. Одоогийн байдлаар зөвхөн нэг зүйлийг хэлж болно - энэ нөлөөг нөхөн сэргээх нь туршилт хийх нөхцлөөс ихээхэн хамаарна. Яагаад гэвэл энэ нь үргэлж хуулбарлагддаггүй. О.В.Мосин
